JP2014062157A - Biocoke manufacturing apparatus and method - Google Patents

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繁一 伊部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biocoke manufacturing apparatus and a biocoke manufacturing method each capable of continuously executing raw biomass ingredient filling, reacting, cooling, and retrieving steps and to provide a compact biocoke manufacturing apparatus and a biocoke manufacturing method each attempting to manufacture a biocoke approaching true carbon neutrality by ultimately inhibiting the facility cost and by ultimately inhibiting the production running cost.SOLUTION: A rotary mechanism configured on a pressure reception unit functioning as a stopper for a biomass reaction product under pressure is used for manufacturing, as a fractured product of a specified size, a biocoke produced past steps of filling a raw biomass ingredient into a reaction tube, of heating and reacting, under pressure, the ingredient within the reaction tube, and of cooling the resulting biomass reaction product within a cooling tube.

Description

本発明は、バイオマスを原料としたバイオコークスの製造技術に関し、特にバイオコークスを製造するための装置及び方法に関する。   The present invention relates to a technology for producing bio-coke using biomass as a raw material, and more particularly to an apparatus and method for producing bio-coke.

地球環境問題、化石燃料枯渇の観点からカーボンニュートラルでかつ再生可能な資源としてのバイオマスの利用が注目されている。さらに、高炉やキューポラで使用される石炭コークスの代替を目的としたバイオコークスの製造技術についても注目され、研究されている。非特許文献１（近畿大学の2010年4月27日付プレスリリース）には、自動車エンジン部品を製造するキューポラで実証試験が行われ、石炭コークスの11.4％を代替できることが報告されている。また、特許文献１には、見かけ比重が1.2〜1.38、圧縮強度が60〜200MPa、発熱量が18〜23MJ/kgの特性のバイオコークスが開示され、そのバイオコークスの製造方法及び装置が、例えば特許文献２に開示されている。   From the viewpoint of global environmental issues and fossil fuel depletion, the use of biomass as a carbon-neutral and renewable resource is drawing attention. In addition, bio-coke production technology that aims to replace coal-coke used in blast furnaces and cupolas has attracted attention and research. Non-patent document 1 (Kinki University's April 27, 2010 press release) reports that a demonstration test was conducted at Cupola, which manufactures automobile engine parts, and that 11.4% of coal coke could be substituted. Patent Document 1 discloses bio-coke having characteristics of an apparent specific gravity of 1.2 to 1.38, a compressive strength of 60 to 200 MPa, and a calorific value of 18 to 23 MJ / kg. It is disclosed in Patent Document 2.

特許文献２は、バイオマス原料を、反応容器内で加圧するとともに加熱手段により加熱して所定時間保持した後、加熱手段を冷却手段に切り替えて、同じ反応容器内で生成反応物を冷却することを開示している。この方法は、冷却手段の追加により生産性は改善されているが、一つの反応容器を使って、バイオマス原料を充填し、反応させ、排出する点では、バッチ製造方式ということができる。   Patent Document 2 states that after a biomass raw material is pressurized in a reaction vessel and heated by a heating unit and held for a predetermined time, the heating unit is switched to a cooling unit to cool a product reactant in the same reaction vessel. Disclosure. This method is improved in productivity by adding a cooling means, but it can be said to be a batch manufacturing system in that a biomass raw material is charged, reacted, and discharged using a single reaction vessel.

一方、特許文献３は、加熱反応部、冷却部、及び圧力調整部の３つの部位から構成されるピストン式押出装置を使ってバイオコークスを製造する方法を開示している。この方法は、バイオマス原料の加熱反応部と反応生成物の冷却部を別体にして、バイオコークスを連続的に製造しており、特許文献２の方法をさらに改善しているようにみえる。しかし、圧力調整部の具体的構成が開示されていないため、当業者が特許文献３を見ても、どのように圧力を調整し加圧されるのか明らかでなく、実際に実施することができないのが実情である。ここで、バイオコークス製品は、冷却部に続くその圧力調整部を経て取り出されると記載されている。   On the other hand, Patent Document 3 discloses a method for producing bio-coke using a piston-type extrusion device composed of three parts: a heating reaction part, a cooling part, and a pressure adjustment part. In this method, the bioreacted coke is continuously produced by separating the heating reaction part of the biomass raw material and the cooling part of the reaction product, and it seems that the method of Patent Document 2 is further improved. However, since the specific configuration of the pressure adjusting unit is not disclosed, even if a person skilled in the art sees Patent Document 3, it is not clear how the pressure is adjusted and pressurized, and it cannot be actually implemented. Is the actual situation. Here, it is described that the bio-coke product is taken out through its pressure adjusting section following the cooling section.

また、前述したカーボンニュートラルな資源として注目されていることを考慮すれば、使用するバイオコークス製造装置も当然にコンパクトで安価なものとし、且つ製造のランニングコストも極力抑えた形態とすることが望ましい。製造装置が大型化すると、装置を設置する建物や建物内の場所も自由に選べなくなり、また一旦設置すると設置場所の変更も難しくなるという問題も生じる。   In view of the above-mentioned attention as a carbon-neutral resource, it is desirable that the bio-coke production apparatus to be used is naturally compact and inexpensive, and the production running cost is minimized. . When the manufacturing apparatus is enlarged, there is a problem that a building where the apparatus is installed and a place in the building cannot be freely selected, and that once installed, it is difficult to change the installation place.

特許４０８８９３３号公報Japanese Patent No. 4088933 特開２０１０−１００８０７号公報JP 2010-1000080 A 特開２００８−２７４１０７号公報JP 2008-274107 A

http://www.kindai.ac.jp/news_event/2010/04/post-163.htmlhttp://www.kindai.ac.jp/news_event/2010/04/post-163.html

上記課題に鑑み、本発明は、バイオマス原料の充填から、反応、冷却、取り出しまでを連続的に行うことができるバイオコークス製造装置及びバイオコークス製造方法を提供することを課題とする。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a bio-coke production apparatus and a bio-coke production method capable of continuously performing from the filling of biomass raw material to the reaction, cooling, and removal.

また、本発明は、設備費をできるだけ抑え、且つ製造のランニングコストもできるだけ抑え、真のカーボンニュートラルに近いバイオコークスの製造を目指したコンパクトなバイオコークス製造装置及びバイオコークス製造方法を提供することを課題とする。   In addition, the present invention provides a compact bio-coke production apparatus and a bio-coke production method aiming at production of bio-coke close to true carbon neutral, with equipment costs as low as possible and production running costs as low as possible. Let it be an issue.

本発明者達は、鋭意研究の結果、バイオマス原料の反応管への充填から、反応管内での加熱・加圧下での反応、及び冷却管内でのバイオマス反応生成物の冷却を経て、加圧下でバイオマス反応生成物のストッパーとして機能する受圧部に設けた回転機構により、生成されたバイオコークスを所定の大きさに破断して製造する、バイオコークス製造装置及び生産性の高いバイオコークス製造方法に想到した。   As a result of diligent research, the inventors of the present invention, after filling the raw material into the reaction tube, heating and pressurizing the reaction tube in the reaction tube, and cooling the biomass reaction product in the cooling tube, under pressure Conceived of a bio-coke production device and a highly productive bio-coke production method, in which a bio-coke produced by breaking a produced bio-coke by a rotation mechanism provided in a pressure-receiving unit that functions as a stopper for a biomass reaction product. did.

すなわち本発明のバイオコークス製造装置は、外周部に加熱手段を有しバイオマス原料を加熱・加圧下で反応させる反応管と、外周部の少なくとも一部に冷却手段を有し反応後のバイオマス反応生成物を冷却する冷却管と、加圧中に加圧力を受ける受圧部を備えたバイオコークス製造装置において、前記冷却管の出口が開放され、前記受圧部から離間していることを特徴とする。   That is, the bio-coke production apparatus of the present invention comprises a reaction tube that has a heating means on the outer periphery and reacts the biomass raw material under heating and pressurization, and a biomass reaction product after the reaction that has a cooling means on at least a part of the outer periphery. In a bio-coke producing apparatus including a cooling pipe for cooling an object and a pressure receiving part that receives pressure during pressurization, an outlet of the cooling pipe is opened and separated from the pressure receiving part.

所定の大きさのバイオコークスを得るため、前記受圧部は、前記冷却管出口から押し出されたバイオコークスに曲げ応力を加えて破断することのできる機構を有していることが好ましい。   In order to obtain bio-coke of a predetermined size, it is preferable that the pressure receiving part has a mechanism capable of applying a bending stress to the bio-coke pushed out from the outlet of the cooling pipe and breaking the bio-coke.

また、前記反応管は、両端に断熱材を配していることが好ましい。そして、前記冷却管の内径が前記反応管の内径よりも、常温において大きいことが好ましい。   The reaction tube is preferably provided with a heat insulating material at both ends. And it is preferable that the internal diameter of the said cooling pipe is larger at normal temperature than the internal diameter of the said reaction tube.

さらに、前記加圧力は、電動油圧シリンダーにより動作する加圧ヘッドを通して加えられることが好ましく、また、加圧力を直接測定するため、前記電動油圧シリンダーは圧力センサーを備えていることが好ましい。   Furthermore, the pressurizing force is preferably applied through a pressure head operated by an electric hydraulic cylinder, and the electric hydraulic cylinder preferably includes a pressure sensor in order to directly measure the pressurizing force.

さらに、バイオマス原料を反応管に均一で高密度に充填して充填密度を高めるとともに、バイオコークスが冷却管の出口から適度な速度で押し出しできるよう、前記反応管及び前記冷却管の中心軸と前記加圧ヘッドの動作軸は直線上にあって、水平方向に対し30〜75°の範囲の角度に傾斜していることが好ましい。   In addition, the biomass raw material is uniformly and densely packed into the reaction tube to increase the packing density, and the biocoke can be extruded from the outlet of the cooling tube at an appropriate speed, and the reaction tube and the central axis of the cooling tube and the The operating axis of the pressure head is preferably on a straight line and inclined at an angle in the range of 30 to 75 ° with respect to the horizontal direction.

また、本発明のバイオコークス製造方法は、外周部に加熱手段を有する反応管内でバイオマス原料を加圧して反応させる反応工程と、前記反応工程により得られたバイオマス反応生成物を冷却管内で冷却する冷却工程が同時進行するバイオコークス製造方法において、前記冷却管の出口から押し出されたバイオコークスが加圧力を受ける受圧部との間に露出して滞留していることを特徴とする。   The bio-coke production method of the present invention includes a reaction step in which a biomass raw material is pressurized and reacted in a reaction tube having a heating means on the outer periphery, and a biomass reaction product obtained by the reaction step is cooled in a cooling tube. In the bio-coke manufacturing method in which the cooling process proceeds simultaneously, the bio-coke pushed out from the outlet of the cooling pipe is exposed and stays between the pressure receiving part that receives the applied pressure.

同時進行する前記反応工程及び前記冷却工程に続いて、前記加圧力が解除され、さらに前記冷却管と前記受圧部の間に露出した前記バイオコークスを、前記受圧部を回転することによってそれに曲げ応力を加えて破断することが好ましい。   Following the reaction step and the cooling step that proceed at the same time, the applied pressure is released, and further, the bio-coke exposed between the cooling pipe and the pressure receiving portion is bent and stressed by rotating the pressure receiving portion. It is preferable to break by adding.

さらに、同時進行する前記反応工程及び前記冷却工程において5〜15 MPaの圧力と20〜30 MPaの圧力を交互に所定時間ずつ加えることが好ましい。   Furthermore, it is preferable to apply a pressure of 5 to 15 MPa and a pressure of 20 to 30 MPa alternately for a predetermined time in the reaction step and the cooling step that proceed simultaneously.

本発明のバイオコークス製造装置は、反応管と冷却管を直列に繋いでいるため、バイオマス原料の充填から、反応、冷却、取り出しまでを連続的に行うことができ、よって、高い生産性を示すことが可能となる。また、冷却管の出口が開放され、加圧力を受ける受圧部から離間しているため、冷却管出口から押し出されたバイオコークスは受圧部との間に露出して存在する。よって、加圧力を解除した後、受圧部を回転することによって、簡単に、露出したバイオコークスに曲げ応力を加え、破断して製品とすることが可能となる。露出したバイオコークスをカッター等で切断する必要がない。また、本発明のバイオコークス製造装置は、バイオマス原料を加圧する動力源として電動油圧シリンダーを利用するため、いわゆる油圧ユニットを含む油圧機器を必要としない。よって、設備費の大幅削減が可能となる。そして、電動油圧シリンダーは、必要な時だけ電動モータが油圧ポンプをまわし、設定圧力に到達すると電動モータの回転数を落として圧力を保持するため、省エネルギーが図れ、製造にかかるランニングコストを引き下げることができる。また、反応管及び冷却管の中心軸と加圧ヘッドの動作軸が直線上にあって、水平方向に対し30〜75°の範囲の角度に傾斜しているため、バイオマス原料を反応管内に均一で高密度に充填でき、生成したバイオマス反応生成物を冷却管の出口から適度な速度で押し出すことができるとともに、設備全体の高さを低く抑えることが可能となり、設備を収容する建屋として特別大きな建屋を必要とすることなく、自由に設置場所を選ぶことができる。さらに、本発明のバイオコークス製造装置は搬送することが容易であり、例えば原料発生地域が季節的に変わるとき、装置を原料発生地域に簡単に移動させ、効率よくバイオコークスを生産することが可能となる。   Since the bio-coke production apparatus of the present invention connects the reaction tube and the cooling tube in series, it can continuously perform from the filling of the biomass raw material to the reaction, cooling, and taking out, and thus exhibits high productivity. It becomes possible. In addition, since the outlet of the cooling pipe is opened and separated from the pressure receiving part that receives the applied pressure, the bio-coke pushed out from the outlet of the cooling pipe is exposed between the pressure receiving part. Therefore, after releasing the applied pressure, by rotating the pressure receiving portion, it is possible to easily apply a bending stress to the exposed bio-coke and break it into a product. There is no need to cut the exposed bio-coke with a cutter. Moreover, since the bio-coke manufacturing apparatus of the present invention uses an electric hydraulic cylinder as a power source for pressurizing the biomass material, it does not require a hydraulic device including a so-called hydraulic unit. Therefore, the equipment cost can be greatly reduced. The electric hydraulic cylinder rotates the hydraulic pump only when necessary, and when the set pressure is reached, the electric motor rotation speed is reduced to maintain the pressure, thus saving energy and lowering the running cost of manufacturing. Can do. In addition, since the central axis of the reaction tube and the cooling tube and the operating axis of the pressure head are in a straight line and are inclined at an angle in the range of 30 to 75 ° with respect to the horizontal direction, the biomass material is uniformly distributed in the reaction tube. It can be packed with high density, and the generated biomass reaction product can be pushed out from the outlet of the cooling pipe at an appropriate speed, and the overall height of the equipment can be kept low, making it a particularly large building that houses the equipment. The installation location can be freely selected without the need for a building. Furthermore, the bio-coke production apparatus of the present invention is easy to transport. For example, when the raw material generation area changes seasonally, it is possible to easily move the apparatus to the raw material generation area and efficiently produce bio-coke. It becomes.

本発明のバイオコークス製造装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the bio-coke manufacturing apparatus of this invention. 本発明のバイオコークス製造装置の別の一例で、冷却管から下の部分を示した概略図である。It is the schematic which showed the lower part from the cooling pipe in another example of the bio-coke manufacturing apparatus of this invention. 本発明のバイオコークスの製造方法の一例を示す概略図で、（ａ）冷却管から押し出されたバイオコークスが、（ｂ）受圧部の回転により曲げ応力を受け、（ｃ）破断し、（ｄ）分離取り出しされる様子を示している。It is the schematic which shows an example of the manufacturing method of the bio-coke of this invention, (a) The bio-coke extruded from the cooling pipe receives (b) bending stress by rotation of a pressure receiving part, (c) fractures, (d ) It shows how they are separated and taken out.

本発明のバイオコークス製造装置は、図１に示すように、外周部に加熱手段６を有しバイオマス原料１４を加熱・加圧下で反応させる反応管１と、外周部の少なくとも一部に冷却手段７を有し反応後のバイオマス反応生成物を冷却する冷却管２と、加圧中に加圧力を受ける受圧部４を備えたバイオコークス製造装置において、前記冷却管２の出口３が開放され、前記受圧部４から離間していることを特徴とする。すなわち、本発明のバイオコークス製造装置では、冷却管出口３から受圧部４までの距離Ｄに相当する長さのバイオコークス製品５が製造できる。バイオコークス製品５を取り出すにあたっては、受圧部４を例えば右回りに回転させ、冷却管出口３から露出したバイオコークス５に曲げ応力を加え、冷却管出口３の部分で破断させることのできる機構を有していることが好ましい。   As shown in FIG. 1, the bio-coke production apparatus of the present invention includes a reaction tube 1 that has a heating means 6 on the outer periphery and reacts the biomass raw material 14 under heating and pressure, and a cooling means on at least a part of the outer periphery. 7, a cooling pipe 2 for cooling the reaction product after the reaction, and a bio-coke production apparatus including a pressure receiving unit 4 that receives pressure during pressurization, the outlet 3 of the cooling pipe 2 is opened, It is separated from the pressure receiving part 4. That is, in the bio-coke production apparatus of the present invention, a bio-coke product 5 having a length corresponding to the distance D from the cooling pipe outlet 3 to the pressure receiving part 4 can be produced. When taking out the bio-coke product 5, a mechanism that rotates the pressure receiving portion 4 clockwise, for example, applies bending stress to the bio-coke 5 exposed from the cooling pipe outlet 3, and can be broken at the cooling pipe outlet 3 portion. It is preferable to have.

反応管１及び冷却管２は、両方合わせれば比較的長いものとなり、緻密に充填され、反応硬化したバイオマス反応生成物（バイオコークス）をスムースに移動させることは容易ではない。よって、反応管１の加熱による熱膨張を考慮し、冷却管２は反応管１に対しオーバーサイズとすること、すなわち、冷却管２の内径が反応管１の内径よりも大きいことが好ましい。また、反応管１及び冷却管２の内面は、表面粗さを小さくすることが好ましく、傷等が付きにくい硬質クロムなどのめっきやイオンプレーティングなどの表面処理を施すことがより好ましい。表面処理の膜厚は、例えば、硬質クロムめっきの場合5〜150μmが好ましい。   When both the reaction tube 1 and the cooling tube 2 are combined, the reaction tube 1 and the cooling tube 2 are relatively long, and it is not easy to smoothly move the biomass reaction product (bio-coke) that is densely packed and reaction hardened. Therefore, in consideration of thermal expansion due to heating of the reaction tube 1, the cooling tube 2 is preferably oversized with respect to the reaction tube 1, that is, the inner diameter of the cooling tube 2 is preferably larger than the inner diameter of the reaction tube 1. Further, the inner surfaces of the reaction tube 1 and the cooling tube 2 are preferably reduced in surface roughness, and more preferably subjected to surface treatment such as plating of hard chrome or ion plating that is not easily damaged. The film thickness of the surface treatment is preferably 5 to 150 μm in the case of hard chrome plating, for example.

反応管１の外周部に設けられた加熱手段６は、電気ヒーターを用いることが好ましく、所謂バンドヒーターが好ましく使用できる。また、予備加熱領域を設けるような場合には、加熱手段６をいくつかに分割し加熱温度をそれぞれ変えて温度分布を持たせてもよい。さらに、反応管１に隣接する原料投入部９及び冷却管２への加熱手段６の影響を小さくするため、原料投入部９と反応管１の間（すなわち、原料投入部９のフランジ９０と反応管１のフランジ１０の間）及び反応管１と冷却管２の間（すなわち、反応間１のフランジ１０と冷却管２のフランジ２０の間）に、断熱材８を配することが好ましい。断熱材８は、セラミック繊維等を直接配してもよいが、耐熱性が300〜400℃レベルの断熱ボードを使用することもできる。反応管１は、加熱設定温度を保持した状態でバイオコークスの反応を連続して行うことができ、また反応管１の両端に断熱材８を配しているため、伝熱のロスを低減でき電気エネルギーを有効に活用できる。   The heating means 6 provided on the outer periphery of the reaction tube 1 is preferably an electric heater, and a so-called band heater can be preferably used. Moreover, when providing a preheating area | region, the heating means 6 may be divided | segmented into several and a heating temperature may be changed, and a temperature distribution may be given. Further, in order to reduce the influence of the heating means 6 on the raw material charging unit 9 and the cooling pipe 2 adjacent to the reaction tube 1, the reaction between the raw material charging unit 9 and the reaction tube 1 (that is, the flange 90 of the raw material charging unit 9 and the reaction). It is preferable to arrange the heat insulating material 8 between the flange 10 of the tube 1 and between the reaction tube 1 and the cooling tube 2 (that is, between the flange 10 of the reaction 1 and the flange 20 of the cooling tube 2). The heat insulating material 8 may be directly provided with ceramic fibers or the like, but a heat insulating board having a heat resistance of 300 to 400 ° C. can also be used. The reaction tube 1 can continuously carry out the reaction of bio-coke while maintaining the heating set temperature, and since the heat insulating material 8 is arranged at both ends of the reaction tube 1, the heat transfer loss can be reduced. Electric energy can be used effectively.

一方、冷却管２には、冷媒ジャケットが設けられており、水、等の適当な冷媒を冷却手段として流通させるのが好ましい。もちろん、冷却管２を風冷（空冷）することも可能である。図２は、冷却管２が二つの冷却管２及び２’に分割され、上流側の冷却管２が冷媒ジャケットを有し、下流側の冷却管２’には冷媒ジャケットのない例を示している。また、下流側冷却管２’の一部を切り取れば、バイオコークス５を取り出した後、冷却管２’内に残留したバイオコークスの一部が目視で確認できる形態とすることもできる。さらに、積極的にバイオコークス５が一定の位置で破断するようにするには、曲げ応力によって最大引張応力の入る位置Ａに破断の起点となるような傷を付けることも好ましい。   On the other hand, the cooling pipe 2 is provided with a refrigerant jacket, and it is preferable to circulate an appropriate refrigerant such as water as a cooling means. Of course, the cooling pipe 2 can be air-cooled (air-cooled). FIG. 2 shows an example in which the cooling pipe 2 is divided into two cooling pipes 2 and 2 ′, the upstream cooling pipe 2 has a refrigerant jacket, and the downstream cooling pipe 2 ′ has no refrigerant jacket. Yes. Further, if a part of the downstream side cooling pipe 2 ′ is cut off, the bio coke 5 can be taken out and then a part of the bio coke remaining in the cooling pipe 2 ′ can be visually confirmed. Further, in order to positively break the bio-coke 5 at a certain position, it is also preferable to make a scratch that becomes the starting point of the break at the position A where the maximum tensile stress enters by bending stress.

また、本発明のバイオコークス製造装置は、図１に示すように、バイオマス原料１４に加えられる加圧力は、電動油圧シリンダー１１により動作する加圧ヘッド１２を通して加えられることが好ましい。電動油圧シリンダー１１は、電動モータ、油圧ポンプ、貯油ポット、シリンダーを一体化した油圧式リニアアクチュエータであって、電動モータの回転力で油圧ポンプを駆動し、回転力に比例した圧油を吐出して油圧シリンダーを直線運動させることができ、制御弁を使用した油圧機器と比べると比較にならないほど高効率である。この電動油圧シリンダーを使用すれば、油圧シリンダー、油圧ユニットを含む大がかりな油圧機器と比べると、設備費を大幅に低減することが可能となると同時に、消費電力の大幅な削減を図ることも可能となる。また、反応管１内のバイオマス原料１４を加圧する圧力を直接測定するため、電動油圧シリンダー１１は、圧力センサーを備えていることが好ましい。さらに、電動油圧シリンダー１１のストロークは、少なくとも冷却管の出口３と受圧部４の間の距離Ｄより長いことが必要であり、さらに原料投入部９の長さＬ9とＤとの和（Ｌ9＋Ｄ）より長いことがより好ましい。 Moreover, as for the bio-coke manufacturing apparatus of this invention, as shown in FIG. 1, it is preferable that the applied pressure applied to the biomass raw material 14 is applied through the pressurization head 12 which operate | moves with the electric hydraulic cylinder 11. As shown in FIG. The electric hydraulic cylinder 11 is a hydraulic linear actuator in which an electric motor, a hydraulic pump, an oil storage pot, and a cylinder are integrated. The hydraulic pump is driven by the rotational force of the electric motor and discharges pressure oil proportional to the rotational force. Therefore, the hydraulic cylinder can be moved linearly, and the efficiency is incomparably higher than that of hydraulic equipment using control valves. If this electric hydraulic cylinder is used, it will be possible to greatly reduce the equipment cost and at the same time to significantly reduce the power consumption compared to large hydraulic equipment including hydraulic cylinders and hydraulic units. Become. Moreover, in order to directly measure the pressure for pressurizing the biomass raw material 14 in the reaction tube 1, the electric hydraulic cylinder 11 preferably includes a pressure sensor. Furthermore, the stroke of the electrohydraulic cylinder 11 needs to be at least longer than the distance D between the outlet 3 of the cooling pipe and the pressure receiving portion 4, and the sum of the lengths L 9 and D of the raw material charging portion 9 (L 9 + D) is more preferred.

前記反応管１及び前記冷却管２の中心軸と前記加圧ヘッド１２の動作軸は、直線上にあって水平方向に対し30〜75°の範囲の角度に傾斜していることが好ましい。この場合、電動油圧シリンダー１１の上端から受圧部４の下端までの長さは4 m弱になる。本発明では、直線上にある反応管１及び冷却管２の中心軸と加圧ヘッド１２の動作軸を水平方向に対し30〜75°の範囲の角度に傾斜させることによって、装置全体の高さを低く抑えることができる。45°の角度で傾斜させた場合、その高さは2.5〜3 m程度になり、装置を設置する建屋の大きさによる制約がなくなり、設置場所を自由に選ぶことができる。傾斜角度αは、各種各様のバイオマス原料１４を反応管１内に均一で高密度に充填できるようにバイオマス原料の安息角を考慮し、調節可能であることが好ましい。特に、好ましい傾斜角度αは45〜60°の範囲である。もちろん、スクリューコンベア等の強制充填装置と組合せてもよい。   The central axis of the reaction tube 1 and the cooling tube 2 and the operation axis of the pressurizing head 12 are preferably linear and inclined at an angle in the range of 30 to 75 ° with respect to the horizontal direction. In this case, the length from the upper end of the electrohydraulic cylinder 11 to the lower end of the pressure receiving portion 4 is less than 4 m. In the present invention, the central axis of the reaction tube 1 and the cooling tube 2 on the straight line and the operation axis of the pressure head 12 are inclined at an angle in the range of 30 to 75 ° with respect to the horizontal direction, thereby increasing the height of the entire apparatus. Can be kept low. When inclined at an angle of 45 °, the height is about 2.5 to 3 m, and there is no restriction due to the size of the building where the equipment is installed, so the installation location can be freely selected. The inclination angle α is preferably adjustable in consideration of the angle of repose of the biomass raw material so that various kinds of biomass raw material 14 can be uniformly and densely filled in the reaction tube 1. In particular, the preferable inclination angle α is in the range of 45 to 60 °. Of course, you may combine with forced filling apparatuses, such as a screw conveyor.

また、前記加圧ヘッド１２は、外径ｄ、長さＬの円柱又は加圧面が閉塞された円筒状とし、前記長さＬは、原料投入部９の長さＬ9と、冷却管２の出口３と受圧部４の間の距離Ｄとの和（Ｌ9＋Ｄ）よりも長くすることが好ましい。加圧ヘッドが長いことにより、電動油圧シリンダー１１のロッド部がバイオマス原料１４に接触しないため、バイオマス原料１４のロッド部への付着又は固着により電動油圧シリンダー１１のダストシール等を損傷し、オイル洩れを誘発することもなく、装置の長期安定稼働には好ましい。加圧ヘッド１２には、鉄鋼材料などを用いることができる。 The pressurizing head 12 has a cylindrical shape with an outer diameter d and a length L or a cylindrical shape with a pressurizing surface closed. The length L is equal to the length L 9 of the raw material charging unit 9 and the cooling pipe 2. It is preferable to make it longer than the sum (L 9 + D) of the distance D between the outlet 3 and the pressure receiving portion 4. Since the rod portion of the electric hydraulic cylinder 11 does not contact the biomass raw material 14 due to the long pressure head, the dust seal or the like of the electric hydraulic cylinder 11 is damaged due to the sticking or sticking of the biomass raw material 14 to the rod portion, and oil leaks. It is preferable for long-term stable operation of the apparatus without inducing. A steel material or the like can be used for the pressure head 12.

本発明のバイオコークス製造方法は、外周部に加熱手段６を有する反応管１内でバイオマス原料１４を加圧して反応させる反応工程と、前記反応工程により得られたバイオマス反応生成物を冷却管２内で冷却する冷却工程が同時進行している間、前記冷却管２の出口３から押し出されたバイオコークス５が加圧力を受ける受圧部４との間に露出して滞留していることを特徴とする。そして、バイオコークス５を取り出すには、同時進行する前記反応工程及び前記冷却工程に続いて、前記加圧力が解除され、さらに前記冷却管２と前記受圧部４の間に露出した前記バイオコークス５を、前記受圧部４を回転することによってそれに曲げ応力を加えて破断することが好ましい。図３は、受圧部４の回転によって、（ｂ）バイオコークス５に曲げ応力が加わり、（ｃ）さらに回転すると冷却管出口のフランジ２０の位置で破断し、（ｄ）分離取り出しされることを示している。製品を取り出した後、反応管１及び冷却管２の中に残留している反応生成物は、冷却管出口３に見える端部が受圧部に到達するまで、加圧ヘッド１２を使って押圧され、移動する。ここで、何回か製品の取り出しを繰り返してもよいし、あるいは、新たにバイオマス原料１４を反応管１の中に充填、加圧、反応させてもよい。これらは、反応管１の長さを含み、反応管１に滞留する時間に依存するため、適宜調整可能である。このように、本発明のバイオコークス製造方法は、バイオマス原料の充填から、反応、冷却、取り出しまでを連続的に行うため、連続製造方式とも呼ばれるが、所定の動作を繰り返し、バイオコークスを距離Ｄずつ送り出して製造することから、ピッチ製造方式と呼ぶこともできる。   In the bio-coke production method of the present invention, a reaction step in which a biomass raw material 14 is pressurized and reacted in a reaction tube 1 having a heating means 6 on the outer periphery, and a biomass reaction product obtained by the reaction step is cooled by a cooling tube 2. The bio-coke 5 pushed out from the outlet 3 of the cooling pipe 2 is exposed and stays between the pressure receiving part 4 that receives the applied pressure while the cooling process for cooling inside is simultaneously progressing. And In order to take out the bio-coke 5, the bio-coke 5 is released between the cooling pipe 2 and the pressure-receiving unit 4 after the reaction step and the cooling step that proceed simultaneously, and the pressure is released. Is preferably broken by applying a bending stress to the pressure receiving portion 4 by rotating the pressure receiving portion 4. FIG. 3 shows that (b) biocoke 5 is subjected to bending stress due to rotation of the pressure receiving portion 4, (c) when further rotated, it breaks at the position of the flange 20 at the outlet of the cooling pipe, and (d) is separated and taken out. Show. After the product is taken out, the reaction product remaining in the reaction tube 1 and the cooling tube 2 is pressed using the pressure head 12 until the end portion visible at the cooling tube outlet 3 reaches the pressure receiving portion. ,Moving. Here, the removal of the product may be repeated several times, or the biomass raw material 14 may be newly filled in the reaction tube 1, pressurized, and reacted. Since these include the length of the reaction tube 1 and depend on the residence time in the reaction tube 1, they can be adjusted as appropriate. As described above, the bio-coke production method of the present invention is also called a continuous production method because it continuously performs from the filling of the biomass raw material to the reaction, cooling, and removal. Since it sends out and manufactures one by one, it can also be called a pitch manufacturing system.

バイオマス原料１４の反応管１への充填は、バイオマス原料１４の反応管１への投入と加圧ヘッド１２の前記反応管１への挿入、加圧を繰り返して行うことが好ましい。これにより、反応管１へのバイオマス原料１４の充填量を増やすことができ、また、反応管１の中心軸と加圧ヘッド１２の動作軸が水平方向に対し30〜75°の範囲の角度に傾斜しているため、ほぼ所定の量のバイオマス原料１４を、特に計量することなくホッパから直接反応管１に充填することが可能となる。バイオマス原料１４を少量ずつ投入、加圧を繰り返すことにより、充填密度も増加することが可能となる。バイオマス原料１４の投入時に、ホッパ１３や反応管１を振動させてもよく、また加圧ヘッド１２を反応管１に挿入して加圧する際に、加圧ヘッド１２を任意周波数でシリンダーの軸方向に脈動させる加圧を行ってもよい。   The filling of the biomass material 14 into the reaction tube 1 is preferably performed by repeatedly charging the biomass material 14 into the reaction tube 1, inserting the pressure head 12 into the reaction tube 1, and pressurizing. Thereby, the filling amount of the biomass raw material 14 to the reaction tube 1 can be increased, and the central axis of the reaction tube 1 and the operation axis of the pressurizing head 12 are at an angle in the range of 30 to 75 ° with respect to the horizontal direction. Since it is inclined, it becomes possible to fill the reaction tube 1 directly from the hopper with a substantially predetermined amount of the biomass raw material 14 without any particular measurement. By filling the biomass raw material 14 little by little and repeating the pressurization, the packing density can be increased. The hopper 13 and the reaction tube 1 may be vibrated when the biomass raw material 14 is charged, and when the pressurization head 12 is inserted into the reaction tube 1 and pressurized, the pressurization head 12 is moved in the axial direction of the cylinder at an arbitrary frequency. You may perform the pressurization which makes it pulsate.

バイオコークスの製造に適した原料としては、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンが含まれていることが要求される。また、原料の含水率も重要となる。一般に原料の含水率は10％前後必要といわれている。特許文献１では、バイオコークスが製造されるメカニズムとして、115〜230℃の温度条件において加熱を行うことにより、バイオマス原料の主成分であるリグニン、セルロース及びヘミセルロースのうち、ヘミセルロースが熱分解し、成形容器内部に発生する過熱水蒸気によりセルロース及びリグニンがその骨格を保持したまま低温で反応すると説明されている。これは、一般には、いわゆる加水分解反応であって、水のイオン積がヘミセルロースやセルロース等の分解に寄与していると考えられている。例えば、水のイオン積は、高温・高圧下で温度上昇に伴い上昇し、250℃付近では常温・常圧状態の水に比べて約1000倍に増加するといわれている。本発明の製造装置の反応管内は完全な密閉状態ではないため、加圧熱水の状態を維持することは難しいが、少なくとも水のイオン積が反応に寄与していることは疑いのないことと考えられる。さらに、反応工程と冷却工程が同じ容器内で行われるバッチ式の製造装置に比べれば、本発明の製造装置は各工程領域が直列に繋がっているため、反応領域の上流（例えば、反応領域が複数ある場合の加圧ヘッド側）及び下流（冷却領域）の領域が長く、反応領域における加圧熱水の状態をより維持しやすいものと考えられる。したがって、本発明の方法では、反応最高温度は、ヘミセルロースの分解の始まる140℃から高くても250℃の範囲に設定することが好ましい。   As raw materials suitable for the production of bio-coke, it is required to contain cellulose, hemicellulose and lignin. The water content of the raw material is also important. Generally, it is said that the moisture content of the raw material is required to be around 10%. In Patent Document 1, as a mechanism for producing bio-coke, by heating at a temperature of 115 to 230 ° C., hemicellulose is pyrolyzed out of lignin, cellulose, and hemicellulose, which are main components of biomass raw material, and molded. It is described that cellulose and lignin react at a low temperature while maintaining the skeleton by superheated steam generated inside the container. This is generally a so-called hydrolysis reaction, and it is considered that the ionic product of water contributes to the decomposition of hemicellulose and cellulose. For example, the ionic product of water increases with increasing temperature under high temperature and high pressure, and is said to increase about 1000 times around 250 ° C compared to water at normal temperature and normal pressure. Since the inside of the reaction tube of the production apparatus of the present invention is not completely sealed, it is difficult to maintain the state of pressurized hot water, but there is no doubt that at least the ionic product of water contributes to the reaction. Conceivable. Furthermore, as compared with a batch-type manufacturing apparatus in which the reaction process and the cooling process are performed in the same container, the manufacturing apparatus of the present invention is connected upstream in the reaction area (for example, the reaction area is It is considered that the region of the pressure head in the case where there are a plurality of regions and the region of the downstream (cooling region) are long, and the state of the pressurized hot water in the reaction region can be more easily maintained. Therefore, in the method of the present invention, the maximum reaction temperature is preferably set in the range of 140 ° C. to at most 250 ° C. at which the decomposition of hemicellulose begins.

また、反応工程における加圧条件として、特許文献１では、8〜25 MPaが開示されているが、5〜15 MPaの範囲の圧力と20〜30 MPaの範囲の圧力を交互に加えても、例えば、5〜15 MPaの範囲の圧力を加えておき、さらに一定の時間20〜30 MPaの圧力を加えるというような（以下「インターバル加圧」という。）方式の加圧条件でも、所定の加水分解反応を起こすことができる。この場合、反応工程と冷却工程を同じ管で行うバッチ方式と比べて、反応管での連続加熱すること及び電動油圧シリンダーの適用による大幅な省エネルギーに加え、更なる省エネルギーにより製造にかかるランニングコストを低減することが可能となる。   In addition, as a pressurizing condition in the reaction process, Patent Document 1 discloses 8 to 25 MPa, but even if a pressure in the range of 5 to 15 MPa and a pressure in the range of 20 to 30 MPa are alternately applied, For example, even under a pressurization condition in which a pressure in a range of 5 to 15 MPa is applied and a pressure of 20 to 30 MPa is further applied for a certain period of time (hereinafter referred to as “interval pressurization”), a predetermined amount of water is added. A decomposition reaction can occur. In this case, compared to the batch method in which the reaction process and the cooling process are performed in the same tube, in addition to the significant energy savings by continuous heating in the reaction tube and the application of the electric hydraulic cylinder, the running cost for manufacturing is reduced by further energy saving. It becomes possible to reduce.

以下、実施例により本発明の製造装置及び方法について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although the Example demonstrates the manufacturing apparatus and method of this invention in detail, the scope of the present invention is not limited to this.

製造装置
(反応管)
内面に約20μmの厚さの硬質クロムめっきを施した100 mm（内径）×120 mm（外径）×500 mm（長さ）の鋼管を準備し、端部に原料投入部及び冷却管との接続用フランジ（１０，１０）を取り付けた。加熱手段としては、バンドヒーターを使用した。中央部に幅200 mm、上流側と下流側にそれぞれ幅100 mmのものをセットし、三つの温度領域に制御できるようにした。 manufacturing device
(Reaction tube)
Prepare a steel pipe of 100 mm (inner diameter) x 120 mm (outer diameter) x 500 mm (length) with a hard chromium plating of about 20 μm thickness on the inner surface, with the raw material input part and cooling pipe at the end Connecting flanges (10, 10) were attached. A band heater was used as the heating means. A central part with a width of 200 mm and an upstream side and a downstream side with a width of 100 mm were set so that it could be controlled in three temperature ranges.

(冷却管)
冷却管は、上流側と下流側の２領域に分けた。上流側冷却管として、内面に反応管と同じ硬質クロムめっきを施した101 mm（内径）×120 mm（外径）×400 mm（長さ）の鋼製の内管、及び153 mm（内径）×165 mm（外径）×364 mm（長さ）の鋼製の外管を準備し、フランジ（２０，２０）と組み合わせて水冷ジャケットを備えた冷却管を製作した。また、水冷ジャケットなしの下流側冷却管として、内面に反応管と同じ硬質クロムめっきを施した101 mm（内径）×120 mm（外径）×185 mm（長さ）の鋼管を準備し、上流側冷却管と接続するためのフランジ（２０）を取り付けた。また、下流側冷却管において、出口側端部の一部を切り取り、バイオコークスの一部が目視で確認できる形態とした。 (Cooling pipe)
The cooling pipe was divided into two regions, upstream and downstream. 101 mm (inner diameter) x 120 mm (outer diameter) x 400 mm (length) steel inner pipe with 153 mm (inner diameter) as the upstream cooling pipe with the same hard chrome plating as the reaction tube on the inner surface A steel outer tube of × 165 mm (outer diameter) × 364 mm (length) was prepared, and a cooling tube equipped with a water cooling jacket was manufactured in combination with the flanges (20, 20). In addition, a 101 mm (inner diameter) x 120 mm (outer diameter) x 185 mm (length) steel pipe whose inner surface is coated with the same hard chrome plating as the reaction tube is prepared as the downstream cooling pipe without a water-cooled jacket. A flange (20) for connecting to the side cooling pipe was attached. Further, in the downstream side cooling pipe, a part of the outlet side end part was cut off, and a part of the bio-coke was visually confirmed.

（受圧部）
受圧部は、回転することにより冷却管出口から露出したバイオコークスに曲げ応力を加えることのできるＬ字形状とし、減速機とリンク機構を組み合わせて、静かにゆっくりと右回りに回転させる構造とした。 (Pressure receiving part)
The pressure-receiving part has an L-shape that can apply bending stress to the bio-coke exposed from the outlet of the cooling pipe by rotating, and has a structure that slowly and slowly rotates clockwise by combining a speed reducer and a link mechanism. .

(電動油圧シリンダー)
電動油圧シリンダーは、シリンダー径125mm、ストローク700mm、の電動油圧サーボシリンダーを調達した。電動油圧シリンダーには反応管の内径部に適合した外径を有する鋼製のキャップを備えた加圧ヘッドを取り付けている。 (Electric hydraulic cylinder)
For the electric hydraulic cylinder, we have procured an electric hydraulic servo cylinder with a cylinder diameter of 125mm and a stroke of 700mm. A pressure head equipped with a steel cap having an outer diameter suitable for the inner diameter of the reaction tube is attached to the electric hydraulic cylinder.

(組立)
冷却管２の下部の下部フレーム（図示しない）と電動油圧シリンダー１１を取り付けるための上部フレーム（図示しない）の間で所定の圧力が掛けられる強度設計とし、下部フレームから上部フレームに向かって、下流側冷却管２’、上流側冷却管２、反応管１、ホッパ１３を備えた材料投入部９、加圧ヘッド１２の軸受け（図示しない）を設置し、下部フレームから下には、減速機とリンク機構を備えた受圧部を設置した。ここで、反応管１の両端部には、断熱ボードを配した。なお、材料投入部９の長さは245 mmとし、冷却管２、反応管１、加圧ヘッド１２、及び電動油圧シリンダー１１の軸は、水平方向に対して45°に傾斜させてある。また、水タンクとポンプ（図示しない）を準備して冷却水を冷却管２に通流させ、反応管１の外周部に設置したバンドヒーター６に通電、温度制御できるようにした。さらに、バイオマス原料の充填から、反応、冷却、取り出しに至る一連の工程にかかる電動油圧シリンダー１１や受圧部４の動作を制御する制御システム（図示しない）も組み付けた。装置全体の高さは、架台部分を加えても約3 mであった。さらに、架台にはキャスターを付け、簡単に移動できる構造とした。 (assembly)
The strength design is such that a predetermined pressure is applied between a lower frame (not shown) below the cooling pipe 2 and an upper frame (not shown) for mounting the electrohydraulic cylinder 11, and downstream from the lower frame toward the upper frame. The side cooling pipe 2 ′, the upstream side cooling pipe 2, the reaction pipe 1, the material charging part 9 including the hopper 13 and the bearing (not shown) of the pressure head 12 are installed. A pressure receiving part equipped with a link mechanism was installed. Here, heat insulation boards were disposed at both ends of the reaction tube 1. In addition, the length of the material injection | throwing-in part 9 shall be 245 mm, and the axis | shaft of the cooling pipe 2, the reaction pipe 1, the pressurization head 12, and the electrohydraulic cylinder 11 is inclined at 45 degrees with respect to the horizontal direction. In addition, a water tank and a pump (not shown) were prepared, and cooling water was passed through the cooling pipe 2 so that the band heater 6 installed on the outer periphery of the reaction pipe 1 could be energized and temperature controlled. Furthermore, a control system (not shown) for controlling the operation of the electrohydraulic cylinder 11 and the pressure receiving unit 4 related to a series of steps from filling the biomass material to reaction, cooling, and taking out was also assembled. The total height of the device was about 3 m, including the gantry. In addition, casters are attached to the gantry so that it can move easily.

実施例１
まず、上記製造装置のバンドヒーターに通電し、上流側を130℃、中央及び下流側を180℃に制御した。冷却管にも冷却水を通流させた。次に、ホッパに、バイオマス原料として「きのこ廃菌床」を投入した。この「きのこ廃菌床」は、乾燥を行って含水率を15〜20％程度とし、寸法が数mm〜十数mmの粒状のものを原材料とした。本発明の製造装置では、原料の投入から製品の取り出しまで連続的に行うので、運転の初期段階では、少なくとも冷却部以下に、製品相当の長さの鋼製のダミー製品を複数個充填した。 Example 1
First, the band heater of the manufacturing apparatus was energized, and the upstream side was controlled at 130 ° C., and the center and downstream side were controlled at 180 ° C. Cooling water was also passed through the cooling pipe. Next, "mushroom waste fungus bed" was introduced into the hopper as a biomass material. This “mushroom waste fungus bed” was dried to a moisture content of about 15 to 20%, and a granular material having dimensions of several mm to several tens of mm was used as a raw material. In the production apparatus of the present invention, since the raw material is continuously charged to the product is taken out, a plurality of steel dummy products having a length corresponding to the product are filled at least in the cooling section at an initial stage of operation.

バイオマス原料の充填は、自然落下により反応管内に入った原料を電動油圧シリンダーにより加圧ヘッドを駆動させ、所定の圧力まで加圧充填した。その後、加圧ヘッド先端を軸受近傍まで引き上げた。この原料の自然落下による自然充填と、加圧ヘッドによる加圧充填と、加圧ヘッドの引き上げの動作を数回繰り返した後、26.6 MPa所定時間保持した後、加圧を解除し、
次の（1）から（4）の工程を繰り返した。
（1）ダミー製品を一つ取り除く。
（2）次のダミー製品が受圧部に到達するまで、反応管内に残留している反応生成物を加圧ヘッドにより冷却管内に送り込む。
（3）反応管に生じたダミー製品一つ分の空間に、原料の自然落下による充填と加圧ヘッドによる加圧充填を数回繰り返して反応管の所定の空間を満たす。
（4）26.6 MPaで所定時間保持した後、加圧を解除する。
この（1）〜（4）の工程を、ダミー製品が無くなるまで、すなわち、バイオコークス製品が受圧部に到達するまで繰り返した。 The biomass raw material was filled by pressurizing the raw material that entered the reaction tube by natural fall by driving the pressure head with an electric hydraulic cylinder to a predetermined pressure. Thereafter, the tip of the pressure head was pulled up to the vicinity of the bearing. After repeating the natural filling of the raw material by natural dropping, the pressure filling with the pressure head, and the operation of lifting the pressure head several times, after holding for 26.6 MPa for a predetermined time, release the pressure,
The following steps (1) to (4) were repeated.
(1) Remove one dummy product.
(2) The reaction product remaining in the reaction tube is fed into the cooling tube by the pressure head until the next dummy product reaches the pressure receiving part.
(3) Fill the space of one dummy product generated in the reaction tube by filling the material with the natural fall and pressurizing with the pressure head several times to fill the predetermined space of the reaction tube.
(4) Release the pressure after holding at 26.6 MPa for a predetermined time.
The steps (1) to (4) were repeated until there was no dummy product, that is, until the bio-coke product reached the pressure receiving part.

最初のバイオコークス製品が冷却管の出口から受圧部に到達した後、上記（3）〜（4）の工程を実施すれば、次は、ダミー製品でなく実際のバイオコークスを取り出すことになる。露出したバイオコークスは反応管から連続しているので破断しなければならないが、破断は受圧部を右回りに回転させバイオコークスに曲げ応力を加えることによって行った。以後、上記工程（1）、(2)は、
（1）受圧部を回転することにより露出したバイオコークスを破断して取り出す。
（2）次の製品が受圧部に到達するまで、反応管内に残留している反応生成物を加圧ヘッドにより冷却管内に送り込む。
という工程になる。このように、（1）〜（4）の工程を繰り返し、20個のバイオコークスを製造した。 If the steps (3) to (4) are performed after the first bio-coke product reaches the pressure receiving part from the outlet of the cooling pipe, the actual bio-coke is taken out instead of the dummy product. Since the exposed bio-coke is continuous from the reaction tube, it must be ruptured. The rupture was performed by rotating the pressure receiving portion clockwise and applying a bending stress to the bio-coke. Thereafter, the above steps (1) and (2)
(1) Break and take out the exposed bio-coke by rotating the pressure receiving part.
(2) The reaction product remaining in the reaction tube is fed into the cooling tube by the pressure head until the next product reaches the pressure receiving part.
It becomes the process. Thus, the process of (1)-(4) was repeated and 20 bio-coke was manufactured.

得られたバイオコークスは、外径が約100 mm、長さが約150 mmであった。比重は、重量を外径と長さから計算した体積で除することによって得たが、1.32であった。また、外径100 mm×長さ150mmの円柱の端面を底面として圧縮試験を行った。圧縮強度は68 MPaであった。さらに、得られたバイオコークスの発熱量について、島津製作所製燃研式自動ボンベ熱量計（CA-4AJ）を用いて測定した結果、17.6 MJ/kgであった。   The obtained bio-coke had an outer diameter of about 100 mm and a length of about 150 mm. The specific gravity was obtained by dividing the weight by the volume calculated from the outer diameter and length, and was 1.32. In addition, a compression test was performed using an end face of a cylinder having an outer diameter of 100 mm and a length of 150 mm as a bottom face. The compressive strength was 68 MPa. Further, the calorific value of the obtained bio-coke was 17.6 MJ / kg as a result of measurement using Shimadzu's MOKEN automatic cylinder calorimeter (CA-4AJ).

実施例２
実施例１の工程（4）の26.6 MPaの圧力で所定時間加圧するかわりに、12.5 MPaの圧力を加えておき、一定時間毎に28.1 MPaの圧力を加えるインターバル加圧を行った以外は、実施例１と同様にしてバイオコークスを製造した。得られたバイオコークスは、比重1.38、圧縮強度84 MPa、発熱量18.1 MJ/kgであった。 Example 2
Instead of applying a pressure of 26.6 MPa for a predetermined time in step (4) of Example 1, a pressure of 12.5 MPa was applied, and an interval pressurization of applying a pressure of 28.1 MPa at regular intervals was performed. Bio coke was produced in the same manner as in Example 1. The obtained bio-coke had a specific gravity of 1.38, a compressive strength of 84 MPa, and a calorific value of 18.1 MJ / kg.

実施例３
実施例１の工程（1）及び工程（2）を2回繰り返してバイオコークスを2個取り出した後、工程（3）において、反応管に生じた製品二つ分の空間に、原料の自然落下による充填と加圧ヘッドによる加圧充填を繰り返して反応管の所定の空間を満たした後、工程（4）において、26.6 MPaの圧力で所定時間加圧するかわりに、14 MPaの圧力を加えておき、一定時間毎に29.7 MPaの圧力を加えるインターバル加圧を行った以外は、実施例１と同様にしてバイオコークスを製造した。得られたバイオコークスは、比重1.35、圧縮強度73 MPa、発熱量18.3 MJ/kgであった。 Example 3
After step (1) and step (2) of Example 1 are repeated twice to take out two bio-coke, in step (3), the raw material is naturally dropped into the space of two products generated in the reaction tube. After filling the predetermined space of the reaction tube by repeating the filling with the pressure head and the pressure head, in step (4), instead of pressurizing with a pressure of 26.6 MPa for a predetermined time, a pressure of 14 MPa is applied. A bio-coke was produced in the same manner as in Example 1 except that interval pressurization was applied to apply a pressure of 29.7 MPa at regular intervals. The obtained bio-coke had a specific gravity of 1.35, a compressive strength of 73 MPa, and a calorific value of 18.3 MJ / kg.

実施例４
原材料を、粉砕、乾燥又は加水などの前処理を行なっていない無処理のモミガラとした。実施例１と同様に所定の投入圧で数回投入をくり返した。その後12.5 MPaの圧力を加えておき、一定時間毎に28.1 MPaの圧力を加えるインターバル加圧を行った以外は、実施例１と同様にしてバイオコークスを製造した。得られたバイオコークスは、比重1.38、圧縮強度63 MPa、発熱量16.3 MJ/kgであった。
Example 4
The raw material was an untreated rice cracker that was not subjected to pretreatment such as pulverization, drying, or addition of water. As in Example 1, the charging was repeated several times at a predetermined charging pressure. Thereafter, a pressure of 12.5 MPa was applied in advance, and bio-coke was produced in the same manner as in Example 1 except that interval pressurization was applied in which a pressure of 28.1 MPa was applied at regular intervals. The obtained bio-coke had a specific gravity of 1.38, a compressive strength of 63 MPa, and a calorific value of 16.3 MJ / kg.

1 反応管
2 冷却管（上流側冷却管）
2’ 下流側冷却管
3 冷却管の出口
4 受圧部
5 バイオコークス
6 加熱手段
7 冷却手段
8 断熱材
9 原料投入部
10 反応管のフランジ
11 電動油圧シリンダー
12 加圧ヘッド
13 ホッパ
14 バイオマス原料
20 冷却管のフランジ
90 原料等入部のフランジ 1 reaction tube
2 Cooling pipe (upstream cooling pipe)
2 'Downstream cooling pipe
3 Cooling pipe outlet
4 Pressure receiver
5 Bio coke
6 Heating means
7 Cooling means
8 Insulation
9 Raw material input section
10 Flange of reaction tube
11 Electric hydraulic cylinder
12 Pressure head
13 Hopper
14 Biomass raw material
20 Cooling pipe flange
90 Flange for raw material etc.

Claims (9)

外周部に加熱手段を有しバイオマス原料を加熱・加圧下で反応させる反応管と、外周部の少なくとも一部に冷却手段を有し反応後のバイオマス反応生成物を冷却する冷却管と、加圧中に加圧力を受ける受圧部を備えたバイオコークス製造装置において、前記冷却管の出口が開放され、前記受圧部から離間していることを特徴とするバイオコークス製造装置。   A reaction tube that has heating means on the outer periphery and reacts the biomass raw material under heating and pressurization, a cooling tube that has cooling means on at least a part of the outer periphery and cools the reaction product after the reaction, and pressurization A bio-coke production apparatus comprising a pressure receiving part for receiving a pressure therein, wherein an outlet of the cooling pipe is opened and separated from the pressure reception part. 前記受圧部が、前記冷却管出口から押し出されたバイオコークスに曲げ応力を加えて破断させることのできる機構を有していることを特徴とする請求項１に記載のバイオコークス製造装置。   2. The bio-coke producing apparatus according to claim 1, wherein the pressure receiving unit has a mechanism capable of applying a bending stress to the bio-coke pushed out from the outlet of the cooling pipe and breaking the bio-coke. 前記反応管の両端に断熱材を配していることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオコークス製造装置。   The bio-coke production apparatus according to claim 1 or 2, wherein a heat insulating material is disposed at both ends of the reaction tube. 前記冷却管の内径が、前記反応管の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のバイオコークス製造装置。   The bio-coke production apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an inner diameter of the cooling pipe is larger than an inner diameter of the reaction pipe. 前記加圧力が、電動油圧シリンダーにより動作する加圧ヘッドを通して加えられることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のバイオコークス製造装置。   The bio-coke manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the pressurizing force is applied through a pressurizing head operated by an electric hydraulic cylinder. 前記反応管及び前記冷却管の中心軸と前記加圧ヘッドの動作軸が直線上にあって、水平方向に対し30〜75°の範囲の角度に傾斜していることを特徴とする請求項５に記載のバイオコークス製造装置。   6. A central axis of the reaction tube and the cooling tube and an operating axis of the pressurizing head are on a straight line, and are inclined at an angle in a range of 30 to 75 ° with respect to a horizontal direction. The bio-coke manufacturing apparatus described in 1. 外周部に加熱手段を有する反応管内でバイオマス原料を加圧して反応させる反応工程と、前記反応工程により得られたバイオマス反応生成物を冷却管内で冷却する冷却工程が同時進行するバイオコークス製造方法において、前記冷却管の出口から押し出されたバイオコークスが加圧力を受ける受圧部との間に露出して滞留していることを特徴とするバイオコークス製造方法。   In the bio-coke production method in which the reaction step of pressurizing and reacting the biomass raw material in a reaction tube having a heating means on the outer periphery and the cooling step of cooling the biomass reaction product obtained by the reaction step in the cooling tube proceed simultaneously The bio-coke production method, wherein the bio-coke pushed out from the outlet of the cooling pipe is exposed and stays between the pressure-receiving portion that receives the applied pressure. 同時進行する前記反応工程及び前記冷却工程に続いて、前記加圧力が解除され、さらに前記冷却管と前記受圧部の間に露出した前記バイオコークスを、前記受圧部を回転することによってそれに曲げ応力を加えて破断することを特徴とする請求項７に記載のバイオコークス製造方法。   Following the reaction step and the cooling step that proceed at the same time, the applied pressure is released, and further, the bio-coke exposed between the cooling pipe and the pressure receiving portion is bent and stressed by rotating the pressure receiving portion. The method for producing bio-coke according to claim 7, wherein the method is ruptured by adding. 同時進行する前記反応工程及び前記冷却工程において、5〜15 MPaの圧力と20〜30 MPaの圧力を交互に加えることを特徴とする請求項７又は８に記載のバイオコークス製造方法。
The bio-coke production method according to claim 7 or 8, wherein a pressure of 5 to 15 MPa and a pressure of 20 to 30 MPa are alternately applied in the reaction step and the cooling step that proceed simultaneously.
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